Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретична частина

1. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. для студ. вищ. навч. закл. – К.: Ірпінь: ВТФ "Перун", 2002.- 480 с.

2. Кириченко В.І. Загальна хімія: Навч. посіб.- К.:Вища шк., 2005,- 639 с.:іл..

3. Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії/ За ред. В.С.Телегуса: Підручник.- Львів: Світ, 1998.- 424 с.: іл.

4. Глинка Н.Л. Общая химия.- Л.: Химия, 1988.- 702 с.

5. Басов В.П., Юрченко О.Г. Хімія: Навчальний посібник для самопідготовки до екзамену/ Київ "Каравела", Львів "Новий Світ-2000", 2001,- 132 с.

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторної роботи з загальної хімії на тему

“Окисно-відновні реакції”

для студентів I курсу

всіх спеціальностей

УКЛАДАЧІ: Ломовцева Світлана Борисівна,

старший викладач;

Єрмак Леонід Дмитрович,

канд.хім.наук, доцент

Реєстрац.№ _________

Підписано до друку ______________ 2006 р.

Формат ______________

Обсяг ______________ стор.

Тираж ______________прим.

М.Кривий Ріг,

вул.ХХІІ партз’їзду, 11

Теоретична частина

1.1. Загальна характеристика розчинів

Процеси розчинення речовин, розчини, які виникають у результаті цих процесів, відіграють велику роль у кругообігу мінеральних та органічних речовин Землі. Розчини широко використовуються в техніці та сільському господарстві.

Розчинами називають однорідні у фазовому відношенні термодинамічно стійкі системи перемінного складу.

Розчини можуть бути твердими, рідкими та газоподібни­ми. Один із компонентів розчину є розчинник, інші – розчинені речовини. Розчинник – це той компонент, який знаходиться у розчині в надлишку, або зберігає у розчині такий же агрегатний стан, що і у чистому вигляді.

Природа процесу розчинення складна, це процес оборот­ний: прямий процес - розчинення, зворотний процес - кристаліза­ція. Установлено, що причиною переходу твердої сполуки в роз­чин є фізико-хімічна взаємодія складових частин розчину - розчинника та розчиненої речовини (розрив деяких існуючих та виникнення нових хімічних зв'язків, взаємодія заряджених час­ток компонентів і таке інше).

Тепловий ефект розчинення являє собою алгебраїчну су­му від'ємних та додатних теплових ефектів окремих стадій цього процесу. Теплота, що поглинається при розчиненні(ΔН>0), витра­чається на руйнування кристалічної решітки (хімічний процес) та розширення(дифузійне) речовини, яка розчиняється, на увесь об'єм розчину (фізичний процес).

Причиною виділення теплоти при розчиненні(ΔН<0) є утво­рення сольватів (хімічний процес). Наприклад, розчинення безводного сульфату купруму(міді)(ІІ) в воді є екзотермічним процесом(ΔН<0), тобто супроводжується виділенням теплоти.

Перша стадія: CuSO_{4(безводн)} + 5H₂O = CuSO₄·5H₂O + 78,0 кДж Протікає тільки гідратація, розчинення не відбувається.

Друга стадія: CuSO₄·5H₂O + aq = CuSO₄·5H₂O· aq - 11,7 кДж Гідрат CuSO₄·5H₂O взаємодіє з надлишком води, при цьому кристалічна решітка руйнується, відбувається дифузія розчиненої речовини по всьому об'єму розчину.

Сумарний процес:

CuSO_{4(безводн)} + 5H₂O + aq = CuSO₄·5H₂O· aq + 66,3 кДж

Сумарний тепловий ефект розчинення визначає характер зміни розчинності в залежності від температури. У відповіднос­ті з принципом Ле Шательє при додатному тепловому ефекті роз­чинення (ΔН<0) підвищення температури зменшує розчинність. Навпаки, при від'ємному тепловому ефекті(ΔН>0) розчинність зростає з підвищенням температури.

Розчинністю називають здатність речовин розчинятись у тому чи іншому розчиннику. За розчинністю речовини поділяють на добре розчинні, мало розчинні та практично нерозчинні. Мірою розчинності речовини при певних умовах є її вміст (концентрація) в насиченому розчині.

Насиченим називають розчин, який знаходиться у рівнова­зі з речовиною, що розчиняється. Насичені розчини використовують порівняно рідко. Звичайно застосовують ненасичені розчини, вміст

у яких розчиненої речовини менший, ніж у насичених при даній температурі розчинах. При цьому розчини з низьким вмістом роз­чиненої речовини називають розбавленими, з високим вмістом - концентрованими.

1.2. Концентрація розчиненої речовини

Концентрація - одне із важливих понять у теорії розчи­нів. Під концентрацією розуміють кількісну оцінку вмісту речо­вини (компонента) в системі.

На практиці найчастіше використовують такі способи виражен­ня концентрації: масова доля, молярна доля, об'ємна доля, масова концентрація, молярна концентрація, моляльність, еквівалентна мо­лярна концентрація (раніше називалась нормальна концентрація).

Розглянемо деякі способи вираження концентрації розчи­неної речовини:

І) масова доля ω(Х) - безрозмірне відношення маси компоненту m(Х) до маси розчину (Х – формульне позначення частки речовини):

;

Приклад. Обчислити масову долю NaCl, якщо відомо, що 20 г хлориду натрію розчинено у 180 г води.

Рішення:

або 10%

2) молярна доля N(Х ) - відношення кількості речовини компо­нента до загальної кількості речовини всіх компонентів розчину:

,

де: m(X) – маса компонента (X);

M(X) – молярна маса компонента (X).

Приклад. Обчислити молярну долю глюкози у розчині, одержаному при розчиненні 18 г глюкози у 180 г води.

Рішення:

Цей спосіб вираження концентрації широко використовується при термодинамічних розрахунках.

3) масова концентрація T(X) – відношення маси компонента т(X) до об'єму розчину (раніше називалась титр розчину):

Приклад. У 200 мл розчину знаходиться 10 г хлориду натрію. Обчислити масову концентрацію розчину.

Рішення:

4) молярна концентрація С(Х) - відношення кількості речовини компонента до об'єму розчину

Приклад. У 500 мл розчину знаходиться 10,6 г Na₂CO₃.

Обчислити молярну концентрацію розчину.

Рішення:

5) молярна концентрація еквівалента С_Е(Х) (еквівалентна концент­рація) - це відношення еквівалентної кількості розчиненої речовини до об'єму розчину.

де Е_m(Х) – молярна маса еквівалента розчиненої речовини. Величину Z* називають числом(фактором) еквівалентності. Число еквівалентності для елемента дорівнює його валентності в спо­луці, для кислоти - основності, для основи - кислотності, або валентності металу; для речовин, які беруть участь в окисно-відновних реакціях - числу електронів, які приймають або від­дають атоми окислювача або відновника.

Приклад. У 200 мл розчину знаходиться 4,9 г сірчаної (сульфатної) кислоти. Обчислити молярну концентрацію еквівалентів сульфатної кислоти.

Рішення.

Між об'ємом розчину і його молярною концентрацією еквівалента існує обернено пропорційна залежність:

За цією залежністю можна не тільки обчислювати об'єми розчинів, потрібні для проведення реакцій, а й за об'ємами розчинів, що беруть участь у реакції, знаходити їхні концентрації.

6) моляльна концентрація (моляльність розчину)С_m(Х) - це відношення кількості розчиненої речовини до маси розчинника (кг). Вона показує кількість молів розчиненої речовини, що припадає на 1 кг розчинника:

Приклад. 18 г глюкози розчинено у 500 г води. Розрахувати моляльність одержаного розчину.

Рішення: Моляльність використовують при фізико-хімічних дослідженнях розчинів, наприклад, при кріоскопічних та ебуліоскопічних визна­ченнях.

1.3. Властивості розчинів

Із законів, якимпідкоряються ідеальні розчини, найбільш важливими є закон Вант-Гоффа та Рауля.

Згідно з законом Вант-Гоффа (1885) осмотичний тиск розчину чисельно дорівнює тому тиску, який би мала розчинена речо­вина у газоподібному стані при тій же температурі та об'ємі, що і в розчині.

Осмос - явище, відкрите Ноле у 1743 році. Його суть полягає у дифузії складових частин розчину (розчинника та розчиненої ре­човини) через напівпроникну перегородку з неоднаковою швидкістю. Математичний вираз закону Вант-Гоффа співпадає з математичним виразом об'єднаного газового закону:

де: Р - тиск; V - об'єм, R - універсальна газова стала, Т - абсолютна температура, ν(Х) - число молів розчиненої речо­вини. Так як ν(Х)/V = С(Х), де С(Х) - молярна концентрація розчи­неної речовини, то для закону Вант-Гоффа одержимо:

Згідно з першим законом Рауля відносне зниження тиску пари розчинника над розчином нелеткої сполуки пропорційне молярній долі розчиненої речовини:

де: Р^о і Р - тиск пари над розчинником і розчином відповідно;

ν(Х) і ν(Р) – число молів розчиненої речовини і розчинника

відповідно.

Згідно з другим законом Рауля, для розбавлених розчинів підвищення температури кипіння або зниження температури замерзання пропорційне моляльній концентрації розчиненої речовини:

де: К - ебуліоскопічна або кріоскопічна стала.